Combining first-principles accuracy and empirical-potential efficiency for the description of the potential energy surface (PES) is the philosopher's stone for unraveling the nature of matter via atomistic simulation. This has been particularly challenging for multi-component alloy systems due to the complex and non-linear nature of the associated PES. In this work, we develop an accurate PES model for the Al-Cu-Mg system by employing Deep Potential (DP), a neural network based representation of the PES, and DP Generator (DP-GEN), a concurrent-learning scheme that generates a compact set of ab initio data for training. The resulting DP model gives predictions consistent with first-principles calculations for various binary and ternary systems on their fundamental energetic and mechanical properties, including formation energy, equilibrium volume, equation of state, interstitial energy, vacancy and surface formation energy, as well as elastic moduli. Extensive benchmark shows that the DP model is ready and will be useful for atomistic modeling of the Al-Cu-Mg system within the full range of concentration.
Modeling the Equilibrium Vacancy Concentration in Multi-Principal Element Alloys from First-Principles
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所）；Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料与模拟实验室）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院新材料计算设计与发现国家中心）
Electronic structure and spin polarization of Fe$_{1-x}$Mn(Co,Ni)$_x$S$_2$ alloys from first principles
用密度泛函方法研究了T=Mn，Co，Ni取代对FeS $_2$合金化的影响.本文研究了铁磁合金Fe $_{1-x}$ T $_x$ S $_2$的$x=\frac{1}{4},\frac{1}{2},\frac{3}{4}$浓度和纯化合物的基态。的电子结构进行了讨论，以确定候选人的半金属，这是感兴趣的自旋电子学应用的目标。我们发现有趣的候选人在高浓度的Mn掺杂的FeS $_2$和低浓度的Ni掺杂的材料。对于Mn合金，我们还注意到接近低自旋到高自旋的转变。对于Co掺杂的材料，我们再现了在整个浓度范围内的半金属度的众所周知的发现。
Effect of 3d Transition Metal Doping (Mn, Fe, Co, Ni) on the Electronic and Magnetic Properties of Pd Alloys at Low Impurity Concentrations: An Ab initio Study
Concentration-dependent atomic mobilities in FCC CoCrFeMnNi high-entropy alloys
本文用Co $_{15}$ Cr $_{20}$ Fe $_{20}$ Mn $_{20}$ Ni $_{25}$/Co $_{25}$ Cr $_{20}$ Fe $_{20}$ Mn $_{20}$ Ni $_{15}$对的放射性示踪-互扩散联合实验研究了CoCrFeMnNi高熵合金中的扩散动力学。结果，确定了Co，Cr，Fe和Mn的成分依赖的示踪剂扩散系数。元素的特征在于显著不同的扩散速率，Mn是最快的元素，Co是最慢的元素。发现通过扩散偶的等原子浓度的元素显示出上坡扩散，尤其是Cr和Mn。Co的原子迁移率沿扩散路径呈现S形浓度依赖关系，实验测得的动力学数据与现有的CALPHAD型数据库进行了比较。为了确保示踪剂和化学扩散的一致处理，提出了一种多组分互扩散的广义对称化连续介质方法。示踪剂和化学扩散浓度分布进行了模拟和比较的测量。通过使用测量的示踪剂扩散系数的化学配置文件可以描述，几乎完美，包括上山扩散。
Half-metallic ferrimagnetism in the [Sc$_{1-x}$V$_x$]C and [Sc$_{1-x} $V$_x$]Si alloys adopting the zinc-blende and wurtzite structures from first-principles
采用第一性原理计算方法研究了[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]C和[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]Si合金的结构、电子和磁性.在平衡岩盐结构中，所有合金都是无磁性的。锌钛矿和纤锌矿结构相对于总能量退化。对于所有的浓度，在这些晶格结构中的合金是半金属与位于自旋下降带的间隙。总自旋矩遵循Slater Pauling行为，在理想ScC和ScSi合金的-1 $μ_B$和理想VC和VSi合金的+1 $μ_B$之间线性变化。对于中等浓度的V和Sc原子具有反平行的自旋磁矩，化合物是半金属亚铁磁体。在临界浓度下，[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]C和[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]Si合金的总自旋-磁矩为零，但C基合金表现出半导体行为，而Si基合金则是半金属反铁磁体。
Thermodynamics of vacancies in concentrated solid solutions: From dilute Ni-alloys to the Cantor system
采用巨正则Monte-Carlo（MC）方法研究了（CoCrFeMn）$_{1-x_\mathrm{Ni}}$ Ni $_{x_\mathrm{Ni}}$系列合金在有限温度下的空位浓度.从经典的原子间势计算的空位形成能，并表现出由于不同的化学环境的空出的网站的分布。在稀合金中，这种分布具有多个离散峰，而浓合金表现出单峰分布，因为存在具有相似空位形成能的许多不同化学环境。MC模拟使用一个数值有效的键计数模型证实，空位浓度，即使在集中的合金可以计算由所建立的麦克斯韦-玻尔兹曼方程加权给定的形成能的分布。计算了（CoCrFeMn）$_{x_\mathrm{Ni}}$ Ni $_{1-x_\mathrm{Ni}}$中空位浓度随Ni含量的变化，证明了热力学模型与巨正则蒙特卡罗模拟结果的良好一致性。
Localization of Fe d-states in Ni-Fe-Cu alloys and implications for ultrafast demagnetization
Ni $_{80}$ Fe $_{20}$（Py）和Py-Cu表现出有趣的超快退磁行为，其中Ni磁矩相对于Fe [S. Mathias等人，PNAS { \bf 109}，4792（2012）]。为了解开负责这种行为的机制，我们已经研究了Py-Cu合金的广泛的Cu浓度使用X射线磁性圆二色性（XMCD）。发现Fe和Ni的磁矩对Cu合金化的响应非常不同：Fe在Py中成为强铁磁体，而磁矩基本上不受Cu合金化的影响。相反，Ni的磁矩随着Cu浓度的增加而连续减小。我们的结果得到证实的从头计算的电子结构，我们讨论的框架中的虚束缚态（VBSs）。对于高Cu浓度，Ni表现出低于费米能级的VBSs，这可能是在高Cu浓度下增加的轨道/自旋磁比的原因。Fe在少数带中表现出VBSs，在纯Py中的费米能级以上约1 eV，其在Cu合金化后更接近费米能级。VBS与费米能级以上的激发电子之间的强相互作用增强了Fe位局域磁振子的形成，这解释了Fe和Ni在超快退磁过程中的不同行为。
Concentration-Dependent Tungsten Effects on Chemical Short-Range Order and Deformation Behavior in Ni-W alloys
Central Iron and Steel Research Institute（钢铁研究总院）；Northwestern University（西北大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Hebei University（河北大学）；Xiangtan University（湘潭大学）；Yangjiang Advanced Alloys Laboratory（阳江先进合金实验室）；Northwestern University Center for Atom Probe Tomography (NUCAPT)（西北大学原子探针断层扫描中心 (NUCAPT)）；The NUANCE Center, Northwestern University（西北大学NUANCE中心）
Studies of concentration and temperature dependencies of precipitation kinetics in iron-copper alloys using kinetic monte carlo and stochastic statistical simulations
Origin of the spin reorientation transitions in (Fe$_{1-x}$Co$_{x}$)$_{2}$B alloys
报道了（Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$）$_{2}$ B合金磁晶各向异性能$K$的低温测量结果，并利用第一性原理电子结构分析阐明了这种各向异性的起源.计算的浓度依赖性$K(x)$的最大值附近的$x=0.3$和$x=0.8$附近的最小值与实验非常一致。这种依赖性可追溯到自旋轨道选择规则和填充的电子带增加电子浓度。在最佳Co浓度下，$K$强烈依赖于四方性，并且在$c/a$比率适度增加3%下加倍，这表明可以使用外延或化学应变进一步增强磁晶各向异性。
Concentration tuned tetragonal strain in alloys: application to magnetic anisotropy of FeNi$_{1-x}$Co$_x$
我们探索一个机会，诱导和控制材料中的四面体畸变。这个想法涉及从具有体心和面心对称性的母体化合物形成二元合金。这个概念的情况下说明的FeNi $_{1-x}$ Co $_x$磁性合金形成的替代掺杂的L1 $_0$ FeNi磁体与Co。使用电子结构计算，我们证明，在这个系统中的四重态应变可以控制的浓度，它达到最大值为$x=0.5$。这一发现，然后应用到创建一个大的磁晶各向异性（MAE）在FeNi $_{1-x}$ Co $_x$系统考虑的相互作用的四重态畸变与电子浓度和化学各向异性。特别是，我们确定了一个新的有序FeNi $_{0.5}$ Co $_{0.5}$系统，MAE大于L1 $_0$ FeNi磁体的4.5倍。
First principles molecular dynamics study of amorphous Si\sub{1-x}Ge\sub{x}:H alloys
利用第一性原理局域基分子动力学模拟研究了非晶Si \sub{1-x} Ge \sub{x}：H合金的结构、动力学和电子学性质。分析了非晶网络的拓扑结构和缺陷。结构变化和缺陷数量的增加已被发现作为Ge原子百分比从x=0.1增加到x=0.5。随着Ge浓度的增加，电子态密度呈现出带隙减小、带隙中缺陷态和带尾缺陷态增加的趋势。态密度带尾的研究显示出指数（Urbach）行为。的迁移率间隙估计作为Ge浓度的函数。
